La fisica di Star Wars: Hyperdrive III

3' di lettura 30/12/2015 - Nell’ultimo articolo avevamo visto un paio di idee per sportarci nello spazio un po’ più veloci, ora proseguiamo con un altro paio di idee.

RAZZI AD ANTIMATERIA

Nel 1931 il fisico britannico Paul Dirac ipotizzò che per ogni particella “convenzionale” (elettroni, protoni, quark…) dovesse esistere una controparte “inversa” con alcune caratteristiche opposte (antielettroni, antiprotoni, antiquark…). L’anno successivo Carl David Anderson individuò per la prima volta tra i sottoprodotti delle collisioni dei raggi cosmici gli antielettroni (anche detti positroni) previsti da Dirac.

Una possibilità di ottenere enormi quantità di energia sarebbe quella di utilizzare l’antimateria. Questa infatti quando incontra la materia ordinaria si “annichilisce” sprigionando enormi quantità di energia. Un cucchiaio di antimateria avrebbe energia sufficiente per distruggere una città più grande di Roma.

In linea di principio l’antimateria è il carburante ideale per i razzi di un’astronave, poiché a parità di peso rilascia un miliardo di volte più energia del normale carburante per razzi. Dal momento che tutta la massa di antimateria verrebbe convertita in energia seguendo la celebre equazione di Einstein E=mc^2, Marte potrebbe essere raggiunto con appena 4 milligrammi di antimateria, e un etto scarso basterebbe per andare sulla Proxima Centauri, la stella più vicina a 4.3 anni luce.

Con tanta energia a disposizione avvicinarsi alla velocità della luce non sarebbe più un problema, il problema in questo caso è “semplicemente” di natura economico. L’antimateria costa cara!

Nel 2004 il CERN ha prodotto pochi trilionesimi di grammo di antimateria per un costo totale di 20 milioni di euro: di questo passo produrre abbastanza antimateria per alimentare un’astronave manderebbe in bancarotta l’intera economia mondiale.

Finchè i costi non sceneranno (e di molto) quindi… niente razzi ad antimateria.

HYPERDRIVE WARPDRIVE

Fino a qui abbiamo parlato di modi per andare più veloci di quanto si riesca a fare ora, ma su Su Star Wars le astronavi possono compiere il balzo nell’iperspazio e muoversi più veloce della luce. Questo è possibile farlo? Forse si, ma non come lo vediamo su Star Wars; le teorie matematiche e le ipotesi azzardate ricordano più il motore a curvatura (Warpdrive) di Star Trek.

Un motore a curvatura dovrebbe “semplicemente” curvare lo spazio-tempo attorno all’astronave: facendolo espandere sul restro di essa e contraendolo davanti. Secondo le equazioni della Relatività Generale di Einstein questa cosa è possibile, le masse e più ingenerale la densità di energia è capace di curvare lo spazio-tempo.

Con un motore a curvatura si potrebbe raggiungere Proxima Centauri in un paio di settimane e senza infrangere le leggi della fisica! L’astronave di fatto non va più veloce della luce, è lo spazio a curvarsi e modificarsi per portare la nave a destinazione in tempi brevi.

Sulla carta funziona tutto, la matematica è consistente ma non possiamo ancora neanche pensare ad una verifica speimentale in quanto servirebbe un’energia mostruosa per curvare lo spazio a nostro piacimento. Secondo i primi calcoli servirebbe un “anti-giove” ovvero una massa di antimateria pari alla massa di Giove, per creare la curvatura necessaria ad un esperimento pratico. Secondo gli ultimi sviluppi di antimateria ne basterebbe molta meno, ma comunque si tratta di qualche centinaio di chili, non milligrammi. La cosa è ancora proibitiva.

La buona notizia è che se fino a 30 anni fa la possibilità di un viaggio a velocità superluminari era scartata a priori dalla comunità scientifica, oggi non è più così; e questo lascia uno spiraglio di luce a chi è capace di sognare.

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